Question

13．学习了MnO₂对过氧化氢有催化作用的知识后．某同学想：氧化铜（CuO）能否起到类似MnO₂的催化剂作用呢？于是进行了如下探究．
【猜想】Ⅰ．CuO不是催化剂、也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
Ⅱ．CuO参与反应产生O₂，反应前后质量和化学性质发生了改变；
Ⅲ．CuO是反应的催化剂，反应前后反应前后质量和化学性质不变．
【实验】用天平称量0.2gCuO，取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：

（1）填写下表：

步骤③现象	步骤⑥结果	步骤⑦现象	结论
溶液中有气泡放出 带火星的木条复燃	称量CuO的质量仍为0.2g	溶液中有大量气泡放出，带火星的木条复燃	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立猜想Ⅲ成立

（2）步骤①③（填序号）的目的是证明CuO能加快过氧化氢溶液分解的速率；
（3）步骤⑦的目的是证明CuO的化学性质在反应前后不变；
（4）过氧化氢能被CuO催化分解放出氧气的文字表达式为过氧化氢$\stackrel{氧化铜}{→}$水+氧气；
（5）请你设计实验比较二氧化锰和CuO的过氧化氢制取氧气实验中的催化效果
实验步骤：常温下，取两份5mL5%的过氧化氢溶液分别加入0.2g的MnO₂粉末和CuO粉末（或写颗粒大小相同的MnO₂和CuO），（控制2个变量）比较冒泡速率（或相同时间收集氧气体积或收集等体积氧气所需的时间）
实验结论：相同条件下，用MnO₂的催化效果比CuO好．

Answer 1

分析 【猜想】Ⅲ、根据催化剂的定义回答．
【实验】（1）根据氧化铜对过氧化氢的分解有催化作用回答③现象；根据催化剂的定义和特点回答⑥结果；根据催化剂的定义和特点回答⑦现象．
（2）根据对比实验的探究方法回答．
（3）根据实验的步骤分析催化剂的有关性质．
（4）过氧化氢分解产生了水和氧气，可以据此写出该反应的文字表达式．
（5）根据探究不同催化剂的催化效果实验方法和对比实验的条件、步骤分析．

解答 解：【猜想】Ⅲ．催化剂的特点是“一变，两不变”，即反应速率变，质量和化学性质不变．
【实验】（1）氧化铜对过氧化氢的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧气的速率，故步骤③中的现象是有气泡产生，带火星的木条复燃；催化剂的特点是“一变，两不变”，反应前后其质量不变，所以步骤⑥中称量的氧化铜的质量仍为0.2g；催化剂的特点是“一变，两不变”，其中反应速率改变，这里是加快，反应后化学性质不变，故氧化铜依然起到催化作用，所以⑦的现象是溶液中有气泡放出，带火星的木条复燃．
（2）为了看氧化铜是否能改变反应的速率，要通过加入氧化铜与不加氧化铜的现象进行对比，才能得出科学合理的结论；所以步骤①③的目的是证明氧化铜能加快过氧化氢溶液分解的速率．
（3）步骤⑦的目的是证明氧化铜的化学性质在反应前后没有发生改变．
（4）过氧化氢在氧化铜的催化作用之下分解产生了水和氧气，文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{氧化铜}{→}$水+氧气；
（5）对比实验要要其它条件完全相同的条件下，控制两个变量，比较反应的速率，实验方案为：常温下，取两份5mL5%的过氧化氢溶液分别加入0.2g的MnO₂粉末和CuO粉末（或写颗粒大小相同的MnO₂和CuO），（控制2个变量）比较冒泡速率（或相同时间收集氧气体积或收集等体积氧气所需的时间）；结论是相同条件下，用MnO₂的催化效果比CuO好．
故答案为：【猜想】Ⅲ：反应前后质量和化学性质不变；
（1）溶液中有气泡放出；称量CuO的质量仍为0.2g；带火星的木条复燃；
（2）①③；
（3）证明CuO的化学性质在反应前后不变；
（4）过氧化氢$\stackrel{氧化铜}{→}$水+氧气；
（5）实验方案：常温下，取两份5mL5%的过氧化氢溶液分别加入0.2g的MnO₂粉末和CuO粉末（或写颗粒大小相同的MnO₂和CuO），（控制2个变量）比较冒泡速率（或相同时间收集氧气体积或收集等体积氧气所需的时间）；
实验结论：相同条件下，用MnO₂的催化效果比CuO好．

点评 催化剂、催化作用是初中重要基本概念之一，是考查的重点和热点，主要考查对催化剂、催化作用概念的理解，对催化效率影响因素的探究等．